1 Geräuschdämpfung durch Lüfterregelung
Nov 1st, 2009 by Stefan Fassbinder
Geräusche entstehen dort, wo sich mechanische Teile bewegen. An sich ständig bewegenden mechanischen Teilen enthält der traditionelle PC
- eine Festplatte (oder eventuell mehrere),
- mehrere Lüfter zur Abfuhr der Verlustwärme.
Dabei liegt die Betonung auf Verlust – und der kleinere Teil des Problems bei der Festplatte. Die heutigen Platten laufen ziemlich leise. Außerdem ist es zwar unvermeidlich, dass die Platte läuft, während der Computer seinen Dienst verrichtet. Er lässt sich aber so einrichten, dass die Platte bei Untätigkeit nach einer voreingestellten Zeit stehen bleibt. Das ist dann an diesem Punkt das Ende aller mechanischen Bewegung wenigstens für den überwiegenden Teil jener Zeit, in der nicht gearbeitet wird. Aber was ist mit den diversen Lüftern?
Es begann in der »Steinzeit« des PC-Zeitalters mit Lüftern, die einfach an den 12-V-Gleichspannungs-Ausgang des Netzteils angeschlossen wurden und blieben. Ein Lüfter im Netzteil wurde als genügend erachtet. Ein weiterer kam wenig später auf den Prozessor, als jemand dahinter kam, dass ein solcher kleiner Ventilator doch tatsächlich billiger ist als eine Vergrößerung des teuren Aluminium-Kühlkörpers. Entsprechend musste man die Bezeichnung ändern und dem Kunden die Nachteile dieses lärmenden Etwas, das sowohl aus- als auch abfallen kann, als »Aktiv-Kühlkörper« andienen. Der Ausdruck von Aktivität war nur allzu deutlich, da diese Lüfter nach dem »Hubschrauber-Prinzip« betrieben wurden: Ständig »Vollgas«, auch während der Computer auf der Stelle tritt. Das war insofern berechtigt, als die Prozessoren anfangs ebenso liefen. Energiespar-Funktionen für Zeiten ohne oder mit geringer Rechenleistung gab es noch nicht.
Mit diesen begann die Zeit, in der der Wert, die Leistungsfähigkeit und vor allem das Ansehen (oder eher das Anhören?) eines PC nach der Zahl der darin eingebauten Lüfter beurteilt wurde. Zum Glück geht diese Zeit allmählich zu Ende. Heute ist der leise PC gefragt. Doch wie leise ist ein »superleises« PC-Netzteil heute? Das kommt doch wohl sehr darauf an, was für eine Technik man wählt, und genau so wenig wie sonst irgendwo im Wirtschaftsleben darf man hier erwarten, die beste Technik für den niedrigsten Preis zu bekommen. Billige Technik ist am Ende ihrer Nutzungsdauer eben weder preiswert noch kostengünstig, oftmals nicht einmal mehr billig, sondern sogar ausgesprochen teuer – so auch im folgenden Beispiel:
Ein privat genutzter Rechner fing an, ein seltsames Eigenleben mit spontanen Abschaltungen zu entwickeln, und musste zur Fachwerkstatt gebracht werden. Die tauschte das Netzteil aus. Damit hatte der Nutzer zwar zuvor schon selbst versucht, des Fehlers Herr zu werden, da noch ein Austausch-Netzteil auf Halde lag, und diese Aktion hatte nichts gebracht. Als der PC vom Kundendienst zurück kam, lief er jedoch wieder ungestört – dafür aber nicht störungsfrei. Vielmehr fühlten sich nun die Nutzer des Wohnzimmers allesamt von der Tätigkeit des Rechners gestört. Das neue Netzteil stand mit 39,95 € auf der Rechnung und versprach, »super leise« zu sein, doch was heißt das? Der Ausdruck ist nicht genormt. 50% mehr Luft bei 60% weniger Geräusch wird dort versprochen (Bild 1). 50% wovon? 60% weniger als was? Ein Staubsauger dürfte hier die Referenz abgegeben haben.
Bild 1: Original-Verpackung des neuen Netztels mit vollmundigen Versprechungen
Und wozu 50% mehr Luft, wenn dieses Netzteil (Bild 2) einen »hohen Wirkungsgrad« für sich in Anspruch nimmt? Ein größerer Lüfter (Bild 3) kann entweder bei gleicher Drehzahl mehr Luft fördern. Dann ist er aber erheblich lauter, keineswegs leiser als ein kleiner. Oder er kann besonders langsam betrieben werden; dann ist er bei gleicher Förderleistung leiser. Dazwischen gibt es gewisse Kompromisse, aber keine Wunder.
Bild 2: Innenansicht des 420-W-Netzteils
Auf die Frage nach der Verlustleistung findet sich in Abschnitt 2 anhand einer professionellen Methode eine überraschende Antwort. Der Lärm lässt sich mitunter durch einige über nahezu 20 Jahre hinweg in Eigenleistung an verschiedenen PCs erprobte und bewährte Hausmittel recht erfolgreich bekämpfen.
Bild 3: Große Lüfter laufen erheblich leiser als kleine oder fördern wesentlich mehr Luft – aber nicht beides zu gleicher Zeit
Die Praxis zeigt nämlich, dass bei der Kühlung im PC gern ein wenig übertrieben wird. Tiefstrekorde bei der Prozessortemperatur haben sich auf Grund irgendwelcher Einflüsse zu einem Statussymbol entwickelt, also wird geblasen, was das Zeug hält. Das ist in der PC-Welt so üblich und erinnert lebhaft an jenen Bildschirm-Projektor (auf Deutsch »Beamer« genannt), der unmittelbar nach dem Einschalten vermeldete: »Bitte warten – Aufwärmzeit!«, während der Lüfter schon unüberhörbar sein Bestes gab. Richtig ist, dass sich die Lebensdauer elektrischer Betriebsmittel mit jeweils etwa 6 K … 10 K höherer Temperatur halbiert. Dies gilt auch für Halbleiter-Bauteile. Richtig ist aber auch, dass eine bestimmte Erwärmung des Prozessors und der Bauteile im Netzteil und auf der Grafikkarte normal ist und diese Betriebsmittel getrost dauerhaft knapp unterhalb ihrer höchstzulässigen Temperaturen betrieben werden können. Eben deswegen ist diese zulässige Grenze so festgelegt, wie sie ist, und enthält natürlich ihrerseits auch noch Sicherheits-Reserven. Ehe der PC durch dauernden Betrieb knapp an dieser Grenze an Verschleiß stirbt, wird er wegen überholten technischen Standards außer Dienst gestellt werden. Bevor aber ein moderner Intel Prozessor eine Temperaturgrenze erreicht (die es natürlich auch gibt), bei der er sofort zerstört würde, setzt er zunächst seine Taktfrequenz herab, und wenn das nicht reicht, schaltet er sich ohne Rücksicht auf (Daten-)Verluste ganz ab – auch wenn dies von EDV-Leuten meist anders dargestellt wird, aber ein Programmierer ist in diesem Sinn kein Techniker, sondern eher ein Geisteswissenschaftler. Wohl kennen ältere AMD Prozessoren keine Temperaturüberwachung, sondern verabschieden sich »indianisch« mit viel Rauch, wenn die Kühlung nicht ausreicht. Diese Erfahrung hat sich wohl in den Köpfen festgesetzt, obwohl sich ihre Grundlage überlebt hat. Und die Leute, die vom Kult des so genannten »Case Modding« leben, bei dem sich im Computer so viel wie möglich bewegen muss, wollen auch nicht schlechter leben als andere. Das ist nicht verwunderlich.
Verwunderlich ist vielmehr, dass ein solches PC-Netzteil, das für sich in Anspruch nimmt, mit einem »Super Quiet Thermostatic Fan« ausgerüstet zu sein, auch bei einem Kaltstart deutlich unter 18°C sofort kräftig anfängt zu blasen. Etwa 17°C kalte Luft wird über 17°C kalte Kühlbleche geblasen. Was tut der »Thermostat« da jetzt? Ist er auf der Suche nach der Frostgrenze? Oder nach der Supraleitung? Auf eine solche »Regelung« kann man auch verzichten. Der Weg dahin kann etwa wie folgt aussehen:
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